基因组学与分子育种

C. 转录图谱：以EST为位标，根据转录顺序的位置和距离绘制 的图谱，它是染色体DNA某一区域内所有可转录序列的分布图，
是基因图的雏形.反映在正常或受控条件下能够表达的cDNA片
段数目、种类、结构与功能的信息。
人基因组 1号染色体局部
D. 序列图谱：以某一染色体上所含的全部碱基顺序绘制的图谱。
功能基因组学：基因功能预测
二 线粒体基因组的结构特点
• • • • • • • • 1 2 3 4 5 6 7 8 DNA裸露，环状或线状 分子长度差异大，同一细胞内也有差异 非均一性 操纵子结构，为多顺反子 易发生变异 表达调控类似原核生物 只有一个复制起点 核外遗传，属母系遗传
三 叶绿体基因组结构特点
• • • • • • • • 1 2 3 4 5 6 7 8 DNA裸露，环状 遗传物质含量小，变化大 不含有5’-甲基胞嘧啶 操纵子结构，为多顺反子 几乎所有核糖体操纵子基因顺序都一样 表达调控类似原核生物 只有一个复制起点 核外遗传，属母系遗传
B. 物理图谱：指DNA序列上两点间的实际距离。用于 确定各遗传标志间的物理距离有两种物理图谱：（1） 以已定位的DNA序列标记位点（STS）为位标，以DNA实 际长度为图谱距离的基因组图谱。（2）由YAC和/或细 菌人工染色体（BAC）连续克隆重叠群组成的物理图谱。
A comprehensive rice transcript map containing 6591 expressed sequence tag sites
基因预测方法
同源序列法 Homology-based searches 依靠以前鉴定的基因序列
比较基因组学 comparative genomics 不同物种染色体同源区段进行比较, 分析和预测基因功能
第二节 植物细胞基因组结构 特点
• • • • • • • • • 一 核基因组结构特点 1 由多条染色体组成，以染色质形态存于核内 2 遗传物质含量差异最大。1000多倍 3 无操纵子结构，基因以基因家族形式出现。 4 非编码区多于编码区 5 基因不连续，为断裂基因 6 转录物为单顺反子 7 多个复制起点 8 符合孟德尔规律
第三节 基因组图谱构建
遗传图谱（genetic map）
物理图谱（physical map）
遗传图谱的构建方法 理论基础: 连锁与交换
基本方法: 两点测验法和三点测验法
植物遗传图谱的构建 选择研究材料（亲本） 构建分离群体 遗传标记检测 标记间的连锁分析
选择亲本
要求亲缘关系远，遗传差异大
编码基因预测
几类外显子（ exons）: -- 非翻译区（noncoding） -- 启始外显子（initial coding exons） -- 中间外显子（internal exons） -- 终止外显子（terminal exons） -- 单一外显子基因（some single-exon genes）
所要预测的基因类型 编码基因（protein-coding genes） 假基因（pseudogenes） RNA基因（functional RNA genes） --tRNA transfer RNA --rRNA ribosomal RNA --snoRNA small nucleolar RNA --snRNA small nuclear RNA --miRNA microRNA
结 构 基 因 组 学
A.遗传图谱 B.物理图谱
C.转录图谱
D.序列图谱
A. 遗传图谱：指基因或DNA标
记在染色体上的相对位置与遗 传距离。通常用cM表示（基因 或DNA片段在染色体交换过程 中分离的频率）。通过该图谱 可分清各基因或DNA片段之间 的相对距离与方向，如靠近着 丝粒或端粒.
水稻1号染色体
物理图谱的构建
用分子生物学方法直接检测DNABaidu Nhomakorabea记 在染色体上的实际位置绘制成的图谱称为 物理图谱。
有遗传图谱为什么还要构建物理图谱？
遗传图谱的缺陷
分辨率有限 人类只能研究少数减数分裂事件，不能 获得大量子代个体 测序要求每个标记的间隔小于100kb 实际是599kb
但又不能相差太大以导致引起子代不育。 对备选材料进行多态 ( 差异 ) 性检测，综 合测定结果，选择有一定量多态性的一对 或几对材料作为遗传作图亲本。
构建作图群体
遗传标记的染色体定位
利用遗传学方法或其它方法将少数标记 锚定在染色体上，作为确定连锁群的参 照系。 常用的方法： 单体分析 三体分析 代换系分析 附加系分析
基因组学研究应该包括两方面的内容： 基 因 组 学 研 究 内 容
以全基因组测序为目标的结构基因组学 （structural genomics） 弄清基因组中全部基因的位置和结构，为基因功能的 研究奠定基础。其目的是建立高分辨的遗传图谱、 物理图谱、转录图谱和序列图谱。 以基因功能鉴定为目标的功能基因组学 （functional genomics) 利用结构基因组学提供的信息，以高通量，大规模 实验方法及统计与计算机分析为特征，全面系统地 分析全部基因的功能。研究角度包括：生物学功能、 细胞学功能、发育学功能等。
第一节 基本概念
• 1 基因组genome：一个物种单倍体细胞 所含有的整套染色体，物种全部遗传信 息的总和，包括核基因组和细胞器基因 组。
• 植物基因组包括三部分：核基因组、线 粒体基因组、叶绿体基因组
2 基因组学genomics
• 1986年提出，至今20年，已经发展成为 遗传学中最重要的分支学科。 • 定义：研究基因组结构、功能和进化的 科学。
标记间的连锁分析
利用在两个亲本间有多态性的标记分析 分离群体中所有个体的基因型 根据连锁交换的情况，确定标记之间的 连锁关系和遗传距离
有计算机软件可以应用
水稻遗传图
1994年，水稻第一张高密度遗传图谱 927个位点， 1383个标记 1998年，1157个位点，2275个标记 2000年，3267个标记 高密度的遗传图谱为基因组测序和遗传 研究奠定了坚实的基础。